Egy tudós újrafölfedezése - Gánti Tibor

Még a biológia és a kémia tudománya iránt vonzódó fiatalabb olvasóknak, de talán még az ifjú biológusok nagy része számára is keveset mond a nemrég elhunyt Gánti Tibor neve. Az érdeklődőbbek valószínűleg hallottak a nevéhez fűződő chemotonelméletről, de magát az elképzelést nem nagyon ismerik. Napjainkban úgy tűnik, hogy a tudományos közélet "igazságot szolgáltat", és Gánti elmélete elfoglalja az őt megillető helyet az élet keletkezéséről kidolgozott hipotézisek között.

Gánti Tiborral (1933-2009) először az 1970-es évek végén találkoztam, ötödéves egyetemi hallgatóként. Genetikus témavezetőm mutatott be neki, hogy segítsen a pályaválasztási dilemmám eldöntésében. Jóleső meglepetésben volt részem: az addig csak Az élet princípiuma (Gondolat, 1971) című könyvéből ismert kutató rendkívül barátságosan és közvetlenül fogadott. Ez a találkozás eldöntötte a jövőmet. Hosszasan beszélgettünk elképzeléseimről, amelyeket kivitelezhetőknek tartott, és a támogatásáról biztosított. Ez nemcsak puszta udvarias ígéret volt. A továbbiakban valóban mindent megtett, hogy sikerrel kezdhessem meg tudományos ismeretterjesztő szerkesztőként és íróként a pályafutásomat. Mindezt egy számára tulajdonképpen vadidegen fiatalemberért.

Később elmélyült a kapcsolatunk, különösen akkor találkoztunk sokat, amikor a Természet Világa főszerkesztője (1980-1990) volt. Akkoriban rendszeresen írtam a folyóiratba, és Gánti Tibornak mindig volt pár buzdító szava hozzám, amikor a szerkesztőségben jártam. Amikor távozott a lap éléről, ritkábbá váltak, majd elmaradtak a találkozások, így betegségéről sem tudtam. Halálhíre rendkívül elszomorított. Megörültem viszont annak, amikor megtudtam, hogy a szinte egy életen át dédelgetett, csiszolgatott fő műve, a chemotonelmélet a jelek szerint feltámad tetszhalott állapotából.

Gánti Tibor (Gulyás László festménye)

A chemotonelmélet kicsírázása

A chemotonelmélet először Gánti Az élet princípiuma című, 1971-ben megjelent művében bukkan föl. A munka ismeretterjesztő könyv formájában jelent meg, mert a szerző nem látott reálisnak semmilyen egyéb próbálkozást az elmélet "tudományosabb" megjelentetésére. A könyv első fele az akkoriban időszerű összefoglalását adja a molekuláris biológiának, míg második fele kifejti azt, amit ma chemotonelméletként ismerünk, és amit - lassan - így ismer a világ is. Gánti elképesztő intellektuális bátorsággal lándzsát tör amellett, hogy az élet minimális szerveződésében az enzimek nem játszanak alapvető szerepet. E felfogás nem is kicsit meghökkentő. Felismerése abban áll, hogy az élet alapvető egységének egyszerűnek kell lennie, miközben az ismert enzimek nyilvánvalóan hosszú evolúció termékei. Másként: az enzimek gyorsítanak, szabályoznak bizonyos folyamatokat, de meg kell azt is kérdezni, mi a szabályozott rendszer természete!

A chemotonelmélet legnagyobb jelentősége abban a szemléletmódban van, amely egységes, közös tudományos hátteret teremt a kémiai és biológiai jelenségek mögé, és ahogy ezt filozófiai, tudományos és matematikai módszerekkel lépésről-lépésre megalapozza. Nem elhanyagolható annak a lehetőségnek a megteremtése sem, hogy a mechanikai és elektromos masinák mellett az emberi technika számára egy harmadik utat is járhatóvá tesz, a fluid (kémiai) masinák konstruálását. Végül kiemelt jelentőségű az a tény, hogy pontosan meghatározza a kémia és a biológia határát, azaz egzakt módon elkülöníti az élőt az élettelentől, megalkotva és matematikailag is meghatározva az élet minimálrendszerét, a chemotont.

Miből is áll egy chemoton?

A chemotont három alrendszer építi fel. Tartalmaz először is egy önreprodukáló kémiai masinát, amely kis molekulájú, de nagy energiatartalmú vegyületekből nagyobb molekulájú, bonyolultabb vegyületeket állít elő. Az előállított vegyületek között megtalálhatók azok a vegyületek, amelyek magát a fluid masinát alkotják (ettől autokatalitikus, önreprodukáló a rendszer). Ez a kémiai anyagokat gyártó fluid masina a chemotonok első alrendszere.

A chemoton-modell absztrakt kémiai hálózata (Gánti után, 2003). Az A_i molekulák az autokatalitikus anyagcsereciklus köztitermékei (intermedierjei), mely előanyagokat (V') termel a templátreplikációhoz és a membrán növekedéshez (T'). A templát molekula pV_n, n darab V molekulából áll. A membrán T_m, m darab T membránalkotó molekulából áll. Jól meghatározott feltételek mellet ez a rendszer képes növekedni és szaporodni a nyersanyag (táplálék, X) és a hulladék (végtermék, Y) közötti energia- és anyagmennyiség-különbség terhére

A második alrendszer a vezérlő alrendszer. Ez tartalmazza azon kettős szál szerkezetű polimer molekulákat, amelyek megfelelő körülmények között egyes szálakra tudnak szétválni, és mindegyik szál mintaként szolgál a polimerizációhoz. Ez tehát az "örökítő rendszer".

A harmadik alrendszer a kétdimenziós folyadék természetű molekuláris membrán, amely gömb alakban veszi körül a rendszert. Átengedi a tápanyagok és salakanyagok kis molekuláit, és visszatartja a rendszer belső anyagait. A rendszer által termelt membránképző molekulák spontán módon beépülnek a membránba, ami által a membrán felülete növekszik.

A fenti ábrán látható chemotonmodell egy absztrakt modell, amely azt mutatja meg, hogy hogyan lehet különböző autokatalikus kémiai alrendszerekből egyetlen, önreprodukáló tulajdonságú, programvezérelten működő kémiai szuperrendszert szervezni. Az, hogy absztrakt, azt jelenti, hogy a benne szereplő vegyületek nem konkrét kémiai vegyületekhez vannak kötve, hanem ún. sztöchiometriai képességeikhez, vagyis ahhoz, hogy milyen, a rendszer szempontjából fontos tulajdonságú vegyületekké tudnak átalakulni. A modell végsőkig leegyszerűsített alrendszerei helyébe tetszőleges bonyolultságú valódi kémiai vegyületekből álló rendszerek helyettesíthetők, ha azok a modellben rögzített sztöchiometriai kapcsolásokat képesek megvalósítani.

A chemotonelmélet kezdeti fogadtatása

Gánti munkáját hazánkban jobbára érdektelenség, értetlenség, gúny és rosszindulat fogadta. Nemcsak hogy az elméleti biológia nem kapott még akkoriban polgárjogot, de hajmeresztő volt az is, hogy az alapmodellből kihagyta az enzimeket. Azzal pedig, hogy a modelleket egzaktul is jellemezni kell, akkoriban nem sokan értettek egyet. Pedig Gánti itt is meghökkentő újítással állt elő: feltalálta a körfolyamati sztöchiometriát. Az elmélet külföldön se aratott nagy sikert, nem értették meg akkoriban (1970-es évek), "mi benne a pláne".

1978-ban megjelent Az élet princípiuma második kiadása. Ekkortájt kaptak szerepet az elméletben az enzimatikus RNS-ek (ma ribozimeknek nevezzük őket). Valójában Gánti két (1979-es és 1983-as) cikkében teljes pompájában jelen van az "RNS-világ", noha Walter Gilbert "zászlóbontásnak" tekintett cikke csak 1986-ban jelent meg a Nature-ben.

A chemotonelmélet "feltámadása"

Tavaly európai kezdeményezésre létrejött a rendszerkémia tudománya, amely az autotakatalitikus kémiai rendszerek analízisével és szintézisével foglalkozik. A kezdeményezés elnöke, Günter von Kiedrowski professzor (Bochum, Németország) Gánti Tibort a kevés alapító atya között tiszteli. Ezzel párhuzamosan egyre-másra jelennek meg azok a közlemények, amelyek Gánti munkásságának szellemét követik. Összességében azt mondhatjuk, hogy Gánti szellemi vetése lassanként termőre fordul, de a méltó elismerés még várat magára. Mint Szathmáry Eörs írja nekrológjában: "Ha jól sejtem, eljön az idő, amikor a chemotonelméletet a magyar tudomány igen jelentős eredményeként fogják majd értékelni. Gánti érdeklődése és munkássága okán talán a magister vitae (kitalált) címre lenne jogosult. Az élet mestereként annak alapjait kutatta, páratlan kitartással és igen szerény támogatással. Életművész biztosan nem volt, a szerencse is inkább csak elkerülte. Viszont az életművészeket el szoktuk felejteni, az élet mestereire pedig sokáig tisztelettel emlékezünk."

A cikk chemotonelméletről szóló része Gánti Tibor: Az élet általános elmélete (2000), a Chemoton weboldal, valamint Szathmáry Eörs Gánti Tiborról írt megemlékezése alapján készült.